“嬰兒宇宙”新理論助力捕捉原初引力波

　　最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

　　科技日報合肥12月19日電 (記者吳長鋒)記者19日從中國科學技術大學獲悉，該校蔡一夫教授帶領國際合作團隊發(fā)現(xiàn)，“嬰兒宇宙”處在高能物理的“沙漠”能區(qū)時，存在原初引力波共振非線性理論現(xiàn)象。原初引力波信號通過該現(xiàn)象過程，能被放大4至6個數(shù)量級乃至更大，從而被探測器檢出，可用于驗證某些傳統(tǒng)物理“不可觸及”的宇宙起源理論模型。該成果日前發(fā)表于《物理評論快報》。

　　“嬰兒宇宙”溫度極高，遠超現(xiàn)在高能物理實驗中能觸及的最高溫度。這段時期的物理被稱為高能區(qū)新物理，因為超出當前探索能力，被稱為高能物理的“沙漠”區(qū)域。探索宇宙起源的主要科技手段是搜尋來自宇宙創(chuàng)生時期的時空漣漪，即原初引力波，它就像留聲機一樣忠實地記錄了宇宙在早期所發(fā)生的一切。能否捕獲到原初引力波，是人類尋找超出粒子物理標準模型的高能區(qū)新物理的關鍵線索。

　　蔡一夫團隊引入一個具有參數(shù)共振演化行為的重場，使其與原初引力波發(fā)生非線性耦合，從而為原初引力波的共振增益提供能量。暴脹背景演化的特殊動力學性質(zhì)可使該重場和傳統(tǒng)的原初物質(zhì)擾動之間幾乎互不干擾，從而確保暴脹學說與宇宙學觀測完美契合。他們通過構造一個具體的模型范例，精準地論證出，即便“嬰兒宇宙”是在超出粒子物理標準模型的“沙漠”能區(qū)經(jīng)歷的暴脹過程，也能產(chǎn)生足夠大的原初引力波，從而理論上說明高能物理的“沙漠”區(qū)域也可能存在生機盎然的新物理“綠洲”。

　　這一理論成果為原初引力波探測實驗建設提供了重要科學目標，也為搜尋超出粒子物理標準模型的高能新物理打開一扇窗。